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2022
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03
特鲁利 | 螺栓螺母的金相制备报告
作者:

螺栓螺母是最常用的坚固件,是利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理,循序渐进地紧固器物机件的工具。
螺栓螺母要求能够在交变应力下满足高负荷长效使用,金相组织的优劣就非常重要,一般都要求内部有较好的韧性和合理的硬度,表面有较高的硬度和较强的耐磨耐腐能力,不同的材料和热处理制度下具有不同的金相组织。

01设备和耗材
设备 | 特鲁利TableCUT-200自动精密切割机; 特鲁利FlexPRESS-600自动镶嵌机; 特鲁利Alpha双盘双控磨抛机; 特鲁利 Alpha-600 磨抛机; 特鲁利ThetaMount压力冷镶嵌机; Leica DM2700M金相显微镜; 吹风机; |
耗材 | 酒精;脱脂棉; |
02制样过程
1-切割
使用TableCUT-200精密自动切割机将螺栓螺母对半切开(尺寸太小或形状不规则者需要专用夹具)。

设备 | TableCUT-200精密自动切割机 |
耗材 | SiC砂轮切割片 |
参数 | 转速3000rpm,进给0.2mm/s |
2.1-热镶嵌
使用FlexPRESS-600自动镶嵌机镶嵌切割好的试样,其中直径较小的螺母也可不切割直接镶嵌。

设备 | FlexPRESS-600自动镶嵌机 |
耗材 | TJ2237保边型热镶嵌料 |
参数 | 压力180Bar,温度175℃,时间5min,中速冷却 |
2.2-冷镶嵌
按比例配制TJ2568AB环氧树脂浇注试样,试样浇注好后放置在ThetaMount压力冷镶嵌机中加压固化。

设备 | ThetaMount压力冷镶嵌机 |
耗材 | TJ2568AB环氧树脂 |
参数 | 压力0.2MPa,时间30min |
3.1.1-自动研磨
使用Alpha-600自动磨抛机研磨试样。

设备 | Alpha-600自动磨抛机 |
耗材 | SiC砂纸:P180;P400;P800;P1200;P2000;P2500 |
参数 | 压力22N,同向200rpm,时间120s |
3.1.2-抛光(自动粗抛)
使用Alpha-600自动磨抛机抛光试样,先使用YS抛光布,配合3μm多晶金刚石抛光液粗抛,同时添加PL-W抛光润滑液。

设备 | Alpha-600自动磨抛机 |
耗材 | YS抛光布,3μm多晶金刚石抛光液,PL-W抛光润滑液 |
参数 | 压力25N,同向150rpm,时间300s |
3.1.3-抛光(自动精抛)
使用Alpha-600自动磨抛机抛光试样,然后使用ET抛光布配合0.05μm二氧化硅抛光液进行精抛。

设备 | Alpha-600自动磨抛机 |
耗材 | ET抛光布,0.05μm二氧化硅抛光液 |
参数 | 压力22N,同向120rpm,时间120s |
3.2.1-手动研磨
使用Alpha-202双盘双控磨抛机研磨试样。

设备 | Alpha-202双盘双控磨抛机 |
耗材 | SiC砂纸:P180,P400,P800,P1200,P2000,P2500 |
参数 | 300rpm |
3.2.2-手动粗抛
使用Alpha-202磨抛机抛光试样,先使用YS抛光布,配合3μm多晶金刚石抛光液粗抛,同时添加PL-W抛光润滑液。

设备 | Alpha-202双盘双控磨抛机 |
耗材 | YS抛光布,3μm多晶金刚石抛光液,PL-W抛光润滑液 |
参数 | 转速500rpm,时间5min |
3.2.3-手动精抛
使用Alpha-202磨抛机抛光试样,然后使用ET抛光布配合0.05μm二氧化硅抛光液精抛。

设备 | Alpha-202双盘双控磨抛机 |
耗材 | ET抛光布,0.05μm二氧化硅抛光液 |
参数 | 转速200rpm,时间2min |
4-腐蚀
客户提供的螺栓螺母材质未知,默认按照碳钢或低中合金钢进行腐蚀。使用4%硝酸酒精擦蚀。
设备 | 配方 | 使用方法 |
4%硝酸酒精 | HNO? 4ml |
擦蚀法 |
5-观察

设备 | Leica DM2700M金相显微镜 |
耗材 | |
参数 | 50×→500×倍观察 |
03分析

热镶 螺丝 50×
可见大量硫化物夹杂

热镶 螺丝 200×
可见大量硫化物夹杂

热镶 螺母 200×
牙底可见裂纹

热镶 螺母 500×
牙底可见裂纹

抛光态 50×
含有大量硫化物夹杂

图一:腐蚀态 50×
含有大量硫化物夹杂
图二:腐蚀态 200×
含有大量硫化物夹杂。心部为正火组织,存魏氏体。表面冷速快生成马氏体。

图一:腐蚀态 50×
保留马氏体位向的回火索氏体
图二:腐蚀态 200×
保留马氏体位向的回火索氏体

图一:腐蚀态 50×
组织呈纤维状,可见牙顶有断流和紊流
图一:腐蚀态 50×
组织呈纤维状,可见牙顶有断流和紊流

图一:腐蚀态 100×
可见铁素体和三次渗碳体,表面晶界有渗入物
图二:腐蚀态 200×
可见铁素体和三次渗碳体,表面晶界有渗入物
图三:腐蚀态 500×
表面晶界有渗入物,有一定厚度的涂层
提供的材料多种多样,既有螺栓也有螺母,尺寸不一。对于尺寸较小或形状特殊的件应设计专门的夹具以便切割时夹持。当然,一些尺寸很小的件也可以直接镶嵌后粗磨到中间剖面。
对于有涂镀层的试样,应使用保边型热镶嵌料镶嵌。
一些薄壁件在热压镶嵌时会变形,应使用冷镶。
要针对不同的材料开发不同的磨抛步骤。
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